Automated Generation of Certification-Relevant Requirements for Complex Avionics Systems

Die moderne Luftfahrt erfordert komplexe Avioniksysteme. Diese zeichnen sich durch verteilte, fehlertolerante und hochintegrierte Architekturen aus. Ihre Entwicklung und Qualifikation ist mit hohen Kosten verbunden. Um solche Avioniksysteme auch für Kleinflugzeuge erschwinglich zu machen, zielen die Arbeiten am Institut für Luftfahrtsysteme darauf ab, die Einmalkosten deutlich zu reduzieren. Grundlage ist ein plattformbasierter Entwicklungsansatz mit zugehörigem Automatisierungsprozess. Er zeichnet sich durch eine klare Trennung zwischen einem „Bare Avionic System“ und den Systemfunktionen aus. Ein „Bare Avionic System“ wird als eine Instanz einer Avionikplattform (APFI) erzeugt. Im Vergleich zu bestehenden IMA-Ansätzen bietet eine APFI ein deutlich höheres Abstraktionsniveau bezüglich integrierter Systemfunktionen. Dieses wird durch eine zusätzliche Middleware (PLAMA) realisiert. PLAMA ist für alle Systemmanagementaufgaben zuständig. Die Entwicklung einer APFI ist entsprechend hochgradig komplex. Um diese Komplexität handzuhaben wird der Entwurf, die Spezifikation und die Verifikation einer APFI automatisiert. Der Beitrag dieser Arbeit ist die Umsetzung der automatischen Requirementsgenerierung für die zentralen Management-Bereiche jeder APFI in Übereinstimmung mit Lufttüchtigkeitsstandards. Das Systemdesign und die High-Level Software werden betrachtet. Die Grundlage für die automatische Requirementsgenerierung ist ein fester Satz generischer Merkmale. Dieser Satz ermöglicht es, den Anwendungsrahmen aller APFIs durch relativ wenige, einmalig zu entwickelnde Requirement-Klassen auszudrücken. Ein spezifisches APFI-Requirement wird durch Instanziierung einer Klasse erzeugt. Die generischen Merkmale werden identifiziert und die Prinzipien zur Definition von Requirement-Klassen erläutern. Beispielhafte Requirement-Klassen werden entwickelt und als Teil einer Tool-Suite implementiert. Der Ansatz wird zur Spezifikation eines Remotely Piloted Aircraft Systems verwendet.